(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、このマンドレルの先端側に回転自在に外嵌され、前記マンドレルの回転に従動する転動体および押圧体を保持する筒状のフレームとを有し、前記フレームをワークの内周面に挿入して、前記マンドレルを回転させることにより、前記ワークの内周面にディンプルを成形するディンプル成形バニシング工具において、
前記マンドレルは、
前記転動体を前記フレームの径方向へ出没させることなく回転させる転動体回転部と、
前記押圧体を前記フレームの径方向へ出没させつつ回転させる押圧体出没回転部とから成るディンプル調整機構を備えた
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記フレームの同一円周上には、前記転動体としての複数のローラと、前記押圧体としての複数のボールとが交互に間隔を空けて配置されると共に、前記ローラは、その軸心が前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、
前記ローラの長さは、前記ボールの直径を超えるものであり、
前記マンドレルは、その先端側に、先端に行くほど縮径したテーパ部が形成され、
前記テーパ部は、その外周面に、前記押圧体出没回転部としての第１領域と、この第１領域を挟んで前記マンドレルの軸心方向の両側に形成された、前記転動体回転部としての第２領域とを有し、
前記第１領域には、円周方向に間隔を空けて複数の平坦部が形成されていて、その断面が多角形形状を成す一方、前記第２領域の断面は円形状を成しており、
前記平坦部の長さは、前記ボールの直径を超え、かつ、前記ローラの長さ未満であり、
前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは、前記第１領域の前記平坦部と接触することなく前記第２領域と接触する一方、前記ボールは、前記第１領域とだけ接触するよう構成される
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項３】
請求項１の記載において、
前記フレームの同一円周上には、前記転動体としての複数のローラと、前記押圧体としての複数の特殊ローラとが交互に間隔を空けて配置され、かつ、前記ローラおよび前記特殊ローラは、それぞれの軸心が共に前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、
前記特殊ローラは、軸心回りに回転するリングと、このリングを保持するピンとを有して成ると共に、前記リングは、その外周面が尖った先鋭形状を成し、
前記ローラの長さは、前記リングの厚さを超えるものであり、
前記マンドレルは、その先端側に、先端に行くほど縮径したテーパ部が形成され、
前記テーパ部は、その外周面に、前記押圧体出没回転部としての第１領域と、この第１領域を挟んで前記マンドレルの軸心方向の両側に形成された、前記転動体回転部としての第２領域とを有し、
前記第１領域には、円周方向に間隔を空けて複数の平坦部が形成されていて、その断面が多角形形状を成す一方、前記第２領域の断面は円形状を成しており、
前記平坦部の長さは、前記リングの厚さを超え、かつ、前記ローラの長さ未満であり、
前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは、前記第１領域の前記平坦部と接触することなく前記第２領域と接触する一方、前記リングは、前記第１領域とだけ接触するよう構成される
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項４】
請求項２または３の記載において、
前記複数のローラの外周を結んだ第１包絡円の直径であるツール径を調整するツール径調整機構を備えたことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項５】
請求項１の記載において、
前記フレームの第１円周上には、前記転動体としての複数のローラが互いに間隔を空けて配置される共に、前記ローラは、その軸心が前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、
前記第１円周から前記フレームの軸心方向に離れた前記フレームの第２円周上には、前記押圧体としての複数のボールが互いに間隔を空けて配置され、
前記マンドレルは、先端に行くほど縮径して成り、前記転動体回転部としてのテーパ部と、このテーパ部より一段低くなった段差軸部とを有し、
前記段差軸部には、前記マンドレルの回転に従動する複数の回転体を保持した、前記押圧体出没回転部としてのリテーナが外嵌され、
前記リテーナは、前記複数の回転体を、同一円周上に互いに間隔を空け、かつ、それぞれの前記回転体の一部が前記リテーナの外表面から突出するように保持し、
前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは前記テーパ部と接触し、前記ボールは前記複数の回転体を保持したリテーナと接触するよう構成される
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項６】
請求項５の記載において、
前記複数のローラの外周を結んだ第１包絡円の直径であるツール径を調整するツール径調整機構と、
前記複数のボールの外周を結んだ第２包絡円が前記第１包絡円より前記フレームの径方向にはみ出した量である出代量を調整する出代量調整機構と
を備え、
前記出代量調整機構は、同一の前記ツール径において、前記出代量を異なる値に調整することが可能に形成される
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項７】
請求項６の記載において、
前記ツール径調整機構は、前記複数のローラおよび前記複数のボールを前記径方向に同時に移動させることにより、前記出代量を変えることなく、前記ツール径の調整を行うことが可能に形成されている
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項８】
請求項６または７の記載において、
前記出代量調整機構は、前記段差軸部に外嵌され、前記リテーナの軸心方向の位置を所定位置になるよう調整する複数のアジャストリングを有し、
前記回転体は、その外周面が先端側に向かうにつれて縮径されたテーパ形状を成し、
前記複数の回転体の外周を結んだ第３包絡円の直径は、前記リテーナの軸心方向の位置に応じて変化するものであり、
さらに、前記リテーナの軸心方向の位置を変えることにより、前記出代量の調整が行われるよう構成される
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【請求項９】
請求項８の記載において、
前記テーパ部のテーパ角と、前記回転体のテーパ角とは同一角度に設定されている
ことを特徴とするディンプル成形バニシング工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバニシング工具に関し、特にディンプルを成形するバニシング工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンやハードディスクドライブに代表される流体軸受面等の回転数が高く、しかも高温となるような過酷な条件で使用される摺動部材には、潤滑性能を向上させるために、摺動面に微細な溝やディンプルを成形して摺動面の摩擦抵抗を低減する技術が知られている。従来、摺動面にディンプルを成形する技術としては、いわゆるＷＰＣ処理（微粒子ショットピーニング）やレーザ加工、あるいはバレル研磨などを利用したものがある。
【０００３】
一方、バニシング加工は、ワークに対して転圧ローラを押圧しながら回転させて、ワークの加工表面を押し潰すように変形させることで、表面硬度および面粗さを向上させる塑性加工の一種である。摺動面にバニシング加工を施すことで、耐久性、耐磨耗性、および信頼性を大幅に向上させることができる。
【０００４】
ここで、ワークの内周面にディンプルを成形しながらバニシング加工を行うことができる工具として、例えば、特許文献１に記載の技術が公知である。この特許文献１に記載のディンプル成形バニシング工具は、加工機に装着して回転させるマンドレルと、このマンドレルに対して回転自在に外嵌されたリテーナ（フレーム）とを備えている。このリテーナは、複数のローラ（転動体）および複数のボール（押圧体）を回転自在、かつ、リテーナの外周面から径方向に出没自在に保持している。そして、マンドレルが回転すると、マンドレルの外周面に形成された凸部がローラおよびボールと係合して、ローラおよびボールがワークの内周面に対して振動しながら転動する。こうして、ワークの内周面にディンプルが成形されるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、マンドレルの断面形状が多角形を成しているため、マンドレルが回転すると、ローラとボールの両方が同時にリテーナの外周面から径方向に出没し、ディンプルの形状（溝幅、溝長さ、溝深さなど）を調整することが困難であるという課題が残されていた。特に、ワーク内周面に正確に工具が配置されていないと、ディンプル成形の開始時におけるローラおよびボールの径方向に出没する移動量が変化してしまうため、安定した成形加工を行うことができず、益々ディンプルの形状を調整するのは難しくなる。さらに、特許文献１に記載の工具では、ワークの内周面を加工した後に工具を引き戻す際に、ツール径が縮小しないため、工具を引き戻す工程（所謂、ツール戻し時）においてもディンプルが成形されるといった課題も残されていた。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ディンプルの形状を簡単に調整することができるディンプル成形バニシング工具を提供することにある。加えて、工具をワークから引き戻す際に、ディンプルが成形されることのないディンプル成形バニシング工具を提供することも、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、後端側を加工機に装着して回転させるマンドレルと、このマンドレルの先端側に回転自在に外嵌され、前記マンドレルの回転に従動する転動体および押圧体を保持する筒状のフレームとを有し、前記フレームをワークの内周面に挿入して、前記マンドレルを回転させることにより、前記ワークの内周面にディンプルを成形するディンプル成形バニシング工具において、前記マンドレルは、前記転動体を前記フレームの径方向へ出没させることなく回転させる転動体回転部と、前記押圧体を前記フレームの径方向へ出没させつつ回転させる押圧体出没回転部とから成るディンプル調整機構を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、マンドレルが転動体回転部と押圧体出没回転部とから成るディンプル調整機構を備えているので、転動体がフレームの径方向へ出没することなく回転して、ワーク内周面のバニシング加工を安定して行うことができる。さらに、押圧体がフレームの径方向へ出没しながら回転して、所望のディンプルを成形することができる。このように、本発明によれば、マンドレルが回転しても、転動体が押圧体と同時に径方向へ出没することを防止でき、従来に比べて、ディンプルの形状（溝幅、溝長さ、溝深さなど）の調整を簡単に行うことができる。
【００１０】
ここで、複数の押圧体としてボールを用いると、コンロッドの油穴や交差穴等のようなワークの内周面に交差する方向に穴や溝が形成されている場合には、油穴等の周囲のエッジ部にボールが衝突ないし押圧されるため、油穴等のエッジ部のバリ取りをも同時に行うことができるといった利点がある。また、複数の転動体としてローラを用いると、転圧加工時の押圧面積を拡大することができ、面粗度の良好な仕上げ面を得ることができるといった利点がある。
【００１１】
また、上記構成において、前記フレームの同一円周上には、前記転動体としての複数のローラと、前記押圧体としての複数のボールとが交互に間隔を空けて配置されると共に、前記ローラは、その軸心が前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、前記ローラの長さは、前記ボールの直径を超えるものであり、前記マンドレルは、その先端側に、先端に行くほど縮径したテーパ部が形成され、前記テーパ部は、その外周面に、前記押圧体出没回転部としての第１領域と、この第１領域を挟んで前記マンドレルの軸心方向の両側に形成された、前記転動体回転部としての第２領域とを有し、前記第１領域には、円周方向に間隔を空けて複数の平坦部が形成されていて、その断面が多角形形状を成す一方、前記第２領域の断面は円形状を成しており、前記平坦部の長さは、前記ボールの直径を超え、かつ、前記ローラの長さ未満であり、前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは、前記第１領域の前記平坦部と接触することなく前記第２領域と接触する一方、前記ボールは、前記第１領域とだけ接触するよう構成されているのが好ましい。
【００１２】
本発明の押圧体出没回転部としての第１領域は、複数の平坦部が形成されており、断面が多角形形状であるため、仮に、ローラが第１領域のみと接触する場合であれば、ローラは、マンドレルの回転により、第１領域にある平坦部と平坦部の間の部分（多角形断面の角の部分）と接触するときにフレームの径方向に押し出され、平坦部（多角形断面の辺の部分）と接触するときにフレームの径方向に沈んでいくことになる。ところが、本発明では、ローラは第１領域の平坦部と接触することなく転動体回転部としての第２領域と接触しており、第２領域は表面に凹凸のないテーパ形状であるので、マンドレルの回転により、ローラは、第１領域に形成された平坦部の影響を受けることなく、回転することができる。つまり、本発明のローラは、第１領域の平坦部と接触することなく第２領域と接触しているので、第１領域に平坦部があっても、径方向に沈むことなくマンドレルの回転に従動して回転することができるのである。一方、本発明のボールは、第１領域とだけ接触するので、マンドレルの回転に従動して回転しながら、径方向に出没する。
【００１３】
よって、本発明によれば、ボールがディンプル成形を行う際に、ローラが径方向に出没しないので、ディンプル形状の調整が簡単である。しかも、ローラとボールとを同一円周上に配置できるため、ローラとボールとをフレームの軸心方向に離して配置するのに比べて、工具をコンパクトにすることができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記フレームの同一円周上には、前記転動体としての複数のローラと、前記押圧体としての複数の特殊ローラとが交互に間隔を空けて配置され、かつ、前記ローラおよび前記特殊ローラは、それぞれの軸心が共に前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、前記特殊ローラは、軸心回りに回転するリングと、このリングを保持するピンとを有して成ると共に、前記リングは、その外周面が尖った先鋭形状を成し、前記ローラの長さは、前記リングの厚さを超えるものであり、前記マンドレルは、その先端側に、先端に行くほど縮径したテーパ部が形成され、前記テーパ部は、その外周面に、前記押圧体出没回転部としての第１領域と、この第１領域を挟んで前記マンドレルの軸心方向の両側に形成された、前記転動体回転部としての第２領域とを有し、前記第１領域には、円周方向に間隔を空けて複数の平坦部が形成されていて、その断面が多角形形状を成す一方、前記第２領域の断面は円形状を成しており、前記平坦部の長さは、前記リングの厚さを超え、かつ、前記ローラの長さ未満であり、前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは、前記第１領域の前記平坦部と接触することなく前記第２領域と接触する一方、前記リングは、前記第１領域とだけ接触するよう構成されているのが好ましい。
【００１５】
本発明の押圧体出没回転部としての第１領域は、複数の平坦部が形成されており、断面が多角形形状であるため、仮に、ローラが第１領域のみと接触する場合であれば、ローラは、マンドレルの回転により、第１領域にある平坦部と平坦部の間の部分（多角形断面の角の部分）と接触するときにフレームの径方向に押し出され、平坦部（多角形断面の辺の部分）と接触するときにフレームの径方向に沈んでいくことになる。ところが、本発明では、ローラは第１領域の平坦部と接触することなく転動体回転部としての第２領域と接触しており、第２領域は表面に凹凸のないテーパ形状であるので、マンドレルの回転により、ローラは、第１領域に形成された平坦部の影響を受けることなく、回転することができる。つまり、本発明のローラは、第１領域の平坦部と接触することなく第２領域と接触しているので、第１領域に平坦部があっても、径方向に沈むことなくマンドレルの回転に従動して回転することができるのである。一方、本発明のリングは、第１領域とだけ接触するので、マンドレルの回転に従動して回転しながら、径方向に出没する。
【００１６】
よって、本発明によれば、リングがディンプル成形を行う際に、ローラが径方向に出没しないので、ディンプル形状の調整が簡単である。しかも、ローラとリングとを同一円周上に配置できるため、ローラとリングとをフレームの軸心方向に離して配置するのに比べて、工具をコンパクトにすることができる。加えて、本発明では、押圧体としてリングが用いられており、このリングは軸心回りに回転すると共に、外表面が尖った先鋭形状を成しているので、押圧体としてボールを用いる場合に比べて、ディンプルの幅を細くすることができる。
【００１７】
また、上記構成において、前記複数のローラの外周を結んだ第１包絡円の直径であるツール径を調整するツール径調整機構を備える構成にすると、ワーク内周面の加工寸法の調整を行えるので便利である。さらに、このツール径調整機構は、ワークの内周面からディンプル成形バニシング工具を引き抜く際に、当該バニシング工具がワークの内周面から抵抗を受けることにより、フレームとマンドレルとが軸心方向に相対的に移動してツール径を自動的に縮径する機構を備えるのが望ましい。ディンプル成形バニシング工具をワークの内周面から引き戻す際に、ディンプルが重複して成形されることを防止できるからである。
【００１８】
また、上記構成において、前記フレームの第１円周上には、前記転動体としての複数のローラが互いに間隔を空けて配置される共に、前記ローラは、その軸心が前記フレームの軸心方向を向くようにして配置され、前記第１円周から前記フレームの軸心方向に離れた前記フレームの第２円周上には、前記押圧体としての複数のボールが互いに間隔を空けて配置され、前記マンドレルは、先端に行くほど縮径して成り、前記転動体回転部としてのテーパ部と、このテーパ部より一段低くなった段差軸部とを有し、前記段差軸部には、前記マンドレルの回転に従動する複数の回転体を保持した、前記押圧体出没回転部としてのリテーナが外嵌され、前記リテーナは、前記複数の回転体を、同一円周上に互いに間隔を空け、かつ、それぞれの前記回転体の一部が前記リテーナの外表面から突出するように保持し、前記マンドレルに前記フレームを装着すると、前記ローラは前記テーパ部と接触し、前記ボールは前記複数の回転体を保持したリテーナと接触するよう構成されているのが好ましい。
【００１９】
本発明では、転動体回転部としてのテーパ部とローラとが接触しているので、マンドレルの回転に従動してローラは回転するものの、ローラが径方向へ出没動作することはない。その一方で、押圧体出没回転部としてのリテーナには、複数の回転体が保持されており、ボールはリテーナと接触するので、リテーナが回転すると、ボールはリテーナに保持された回転体に接触するときにフレームの径方向に押し出され、リテーナに保持された回転体と回転体の間に接触するときにフレームの径方向に沈んでいくことになる。
【００２０】
このように、本発明では、ボールがディンプル成形を行う際に、ローラが径方向に出没しないので、ディンプル形状の調整が簡単である。しかも、ローラとボールとはフレームの軸心方向に間隔を空けて（前後にずらして）配置されているので、ワーク内周面に切り欠き部があっても、ローラが切り欠き部と接触することができるから、フレームの遊星運動が維持され、ディンプルの加工が安定するといった利点もある。
【００２１】
また、上記構成において、前記複数のローラの外周を結んだ第１包絡円の直径であるツール径を調整するツール径調整機構と、前記複数のボールの外周を結んだ第２包絡円が前記第１包絡円より前記フレームの径方向にはみ出した量である出代量を調整する出代量調整機構とを備え、前記出代量調整機構は、同一の前記ツール径において、前記出代量を異なる値に調整することができるように形成されているのが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、ツール径調整機構を備えているので、ツール径を所望の値に調整することができるうえ、出代量調整機構が、同一のツール径において、出代量を異なる値に調整することができるため、ディンプル深さを調整することができる。つまり、本発明では、ワークの内周面の仕上がり径が同じであっても、異なる深さのディンプルを成形することができるから、使用条件に合致した最適な潤滑特性および滑らかな仕上げ面を形成することができる。さらに、このツール径調整機構は、ワークの内周面からディンプル成形バニシング工具を引き抜く際に、当該バニシング工具がワークの内周面から抵抗を受けることにより、フレームとマンドレルとが軸心方向に相対的に移動してツール径を自動的に縮径する機構を備えるのが望ましい。ディンプル成形バニシング工具をワークの内周面から引き戻す際に、ディンプルが重複して成形されることを防止できるからである。
【００２３】
なお、本発明における出代量は、複数のボールの外周を結んだ第２包絡円が複数のローラの外周を結んだ第１包絡円よりフレームの径方向にはみ出した量であることから、出代量は、（第２包絡円の直径−第１包絡円の直径）／２で求められることは言うまでもない。
【００２４】
また、上記構成において、前記ツール径調整機構は、前記複数のローラおよび前記複数のボールを前記径方向に同時に移動させることにより、前記出代量を変えることなく、前記ツール径の調整を行うことができるように形成されているのが好ましい。
【００２５】
本発明によれば、ツール径を調整する際に出代量が変わらない構成であるため、ツール径を縮径させると、それに伴って複数のボールの外周を結んだ第２包絡円の直径も同時に小さくなり、ツール径を拡径させると、それに伴って当該第２包絡円の直径も同時に大きくなるということになる。従って、例えば、本発明に係るディンプル成形バニシング工具によりワークの内周面の加工が行われ、当該バニシング工具を元の位置まで戻す場合に、ツール径調整機構によりツール径を縮径させると、それに伴って第２包絡円の直径も同時に小さくなるから、バニシング工具を戻す過程で、ワークの内周面にディンプルが重複して成形されることがなくなる。
【００２６】
また、上記構成において、前記出代量調整機構は、前記段差軸部に外嵌され、前記リテーナの軸心方向の位置を所定位置になるよう調整する複数のアジャストリングを有し、前記回転体は、その外周面が先端側に向かうにつれて縮径されたテーパ形状を成し、前記複数の回転体の外周を結んだ第３包絡円の直径は、前記リテーナの軸心方向の位置に応じて変化するものであり、さらに、前記リテーナの軸心方向の位置を変えることにより、前記出代量の調整が行われるよう構成されているのが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、アジャストリングを並べ替えて、リテーナの軸方向の位置を所定位置に設定するだけの簡単な作業で、ボールの出代量を調整することができる。より詳細に言えば、本発明は、リテーナの軸方向の位置を変えると、軸方向における同一位置（例えば、ボールの中心点からリテーナの中心軸に垂線を引いたときに、その垂線がリテーナの中心軸と交わる点の位置）において第３包絡円の直径が変化する。第３包絡円の直径が変化すると、ボールと回転体とが径方向において係合する位置が変化する。つまり、第３包絡円の直径が大きくなるほど、ボールと回転体とが係合する位置は径方向の外方に移動する（別言すれば、ボールが径方向に飛び出す量が増す）。よって、リテーナの軸方向の位置を調整すれば、ボールの出代量を調整することができるのである。
【００２８】
また、ボールは回転体と係合することにより、径方向へ出没動作する構成となっているので、従来のような多角形断面を有するマンドレルの凸部により押圧体を径方向へ出没動作させる構成に比べて、押圧体を押し付ける長さを短くすることができる。そのため、ディンプル長さを短くすることも可能になる。
【００２９】
また、上記構成において、前記テーパ部のテーパ角と、前記回転体のテーパ角とは同一角度に設定されているのが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、テーパ角が同一角度であるから、ツール径調整機構がツール径を調整する際に、複数のローラの外周を結んだ第１包絡円の直径と複数のボールの外周を結んだ第２包絡円の直径が同じ値で増減することとなる。そのため、ツール径の調整が簡単である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、転動体をフレームの径方向へ出没させることを防止しつつ、押圧体のみをフレームの径方向へ出没させることができるようなディンプル調整機構を備えているので、ディンプルの形状を簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係るディンプル成形バニシング工具の全体構成を示す図であって、その一部を断面図で表した図である。
【図２】図１に示すディンプル成形バニシング工具をワークの内周面に挿入した状態における、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面のうち要部を拡大した要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例に係るディンプル成形バニシング工具の全体構成を示す図であって、その一部を断面図で表した図である。
【図５】図４に示すディンプル成形バニシング工具をワークの内周面に挿入した状態における、図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図４に示す特殊ローラの詳細を示す図である。
【図７】ディンプルの形状を示した図であって、（ａ）は、図４に示すディンプル成形バニシング工具によって成形されたディンプルの形状を示した図であり、（ｂ）は、従来のディンプル成形バニシング工具によって成形されたディンプルの形状を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態例に係るディンプル成形バニシング工具の全体を示す正面図である。
【図９】図８に示すディンプル成形バニシング工具のうち、一部を断面図で表した全体構成図である。
【図１０】図８に示すディンプル成形バニシング工具をワークの内周面に挿入した状態における、図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】図８に示すディンプル成形バニシング工具をワークの内周面に挿入した状態における、図８のＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】ディンプルの形状を示した図であって、（ａ）は、図８に示すディンプル成形バニシング工具によって成形されたディンプルの形状を示した図であり、（ｂ）は、従来のディンプル成形バニシング工具によって成形されたディンプルの形状を示した図である。
【図１３】変形例１に係るディンプル成形バニシング工具の全体を示す正面図である。
【図１４】変形例２に係るディンプル成形バニシング工具の全体を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態例に係るディンプル成形バニシング工具について、適宜図面を参照しながら詳細に説明するが、便宜上、以下の説明において、ディンプル成形バニシング工具のことを、単に「バニシング工具」ということにする。まず、本発明の第１の実施の形態例に係るバニシング工具について図１〜図３を参照しながら説明する。第１の実施の形態例に係るバニシング工具１は、図１に示すように、図示しない旋盤等の加工機に装着して回転させるマンドレル３０と、マンドレル３０に外嵌されたフレーム４０と、ツール径を調整するツール径調整機構１０とを備えて構成されている。
【００３４】
マンドレル３０は、図１に示すように、全体として丸棒形状に構成されており、後端側には旋盤等の加工機（不図示）に装着されるシャンク３２を有し、先端側にはテーパ部３３を有し、略中央部には本体部３１を有している。テーパ部３３は、先端側（図１における左側）に向かうにつれて縮径したテーパ形状を成している。テーパ部３３は、その略中央の部分に形成された第１領域３３ａと、この第１領域３３ａを挟んでマンドレル３０の軸心方向の前後（図１における左右）に形成された第２領域３３ｂとを有している。
【００３５】
第２領域３３ｂは、任意の断面が円形状を成す、円錐台の如き形状であり、その外周面には何ら凹凸はない。これに対して、第１領域３３ａの外周面には、表面が平らであって、外周面から僅かに窪んだ平坦部３６が複数形成されている。具体的には、平坦部３６は、マンドレルの円周方向に沿って、僅かな間隔を空けて１６個設けられている。そのため、第１領域３３ａの外周面は、平坦部３６の部分がやや窪み、平坦部３６と平坦部３６の間の部分が、平坦部３６からやや突出した凸部３５となっている。よって、第１領域３３ａの断面は、図２に示すように、凸部３５を頂点とし平坦部３６を辺とする多角形（具体的には、略正十六角形）になっている。なお、平坦部３６から凸部３５にかけて、ボール４２が円滑に転動できるようになだらかな曲率の面が形成されている。
【００３６】
なお、詳しくは後述するが、マンドレル３０にフレーム４０を外嵌すると、ローラ（転動体）４１は、第１領域３３ａと第２領域３３ｂとに跨って配置されることにより、ローラ４１が平坦部３６と接触することなく第２領域３３ｂと接触するようになっているのに対して、ボール（押圧体）４２は、第１領域３３ａのみと接触するようになっている。また、シャンク３２は、本実施形態のようなストレート形状の他、テーパ形状等、装着される加工機に適合できるように種々の形状が採用される。
【００３７】
次に、フレーム４０は、円筒形状を成しており、複数のローラ４１を回転自在に保持していると共に、複数のボール４２を回転自在、かつ、フレーム４０の外周面から径方向に出没自在に保持している。具体的には、フレーム４０には、同一円周上に、８個のローラ４１と８個のボール４２とが交互に間隔を空けて配置されている。なお、ローラ４１の軸心方向がフレーム４０の軸心方向と同一の方向となるようにして、ローラ４１はフレーム４０に取り付けられている。
【００３８】
ここで、ローラ４１の長さＬ１は、ボール４２の直径Ｄ１より大きい。平坦部３６の長さＬ２は、ボール４２の直径Ｄ１より大きい。ローラ４１の長さＬ１は、平坦部３６の長さＬ２より大きい。つまり、Ｄ１＜Ｌ２＜Ｌ１の関係が成り立っている。そのため、図３に示すように、ローラ４１の両端部が第２領域３３ｂと接触しており、ローラ４１の略中央部と平坦部３６との間に若干の隙間ＣＬが形成された状態となる。つまり、ローラ４１の両端部が第２領域３３ｂに支持された形となり、ローラ４１の中央部が平坦部３６の表面と接触しないようになっているのである。
【００３９】
なお、ローラ４１の長さＬ１は、ツール径調整機構１０によりマンドレル３０とフレーム４０との軸心方向における相対位置が変化（詳しくは後述）しても、常に平坦部３６を跨ぐような長さとなっている。つまり、ツール径調整機構１０を操作しても、常に、ローラ４１が平坦部３６の表面に接触することはないのである。また、ローラ４１は、一端（図３において左端）から他端（図３において右端）に向かうにつれて僅かに縮径したテーパ形状を成している。つまり、ローラ４１は、左端部の直径Ｄ２の方が右端部の直径Ｄ３より僅かに大きくなっている。ここで、ローラ４１をフレーム４０に取り付ける向きは、ローラ４１の一端（径の大きい端）がバニシング工具の先端側、他端（径の小さい端）がバニシング工具の後端側である。
【００４０】
そして、バニシング工具１をワークＷに挿入すると、図２に示すように、マンドレル３０のテーパ部３３の外周面とワークＷの内周面との間にローラ４１およびボール４２が介在した状態となる。
【００４１】
なお、マンドレル３０、ローラ４１、ボール４２、およびフレーム４０には耐久性が要求されるため、特殊合金鋼を使用し、熱処理をして硬度および靭性を向上させている。また、使用条件によっては、ＤＬＣ、ＴＩＮ、ＴＩＣＮ等の表面コーティング処理をしてさらに耐久性を向上させることもできる。
【００４２】
次に、ツール径調整機構１０は、ローラ４１の外周を結んだ第１包絡円の直径（図２における直径ＤＡ）を調整するためのものであって、図１に示すように、ハウジング１３、フロントキャップ１４、および大アジャストリング１２で覆われた内部に、アジャストナット１１、キー２６、ベアリング２５、スプリング２１等を設けて構成されている。アジャストナット１１は、ネジ部３１ａに係合すべく内ネジ１１ａが設けられると共に、外周には外設歯１７が設けられており、前端部はベアリング２５と当接する当接面が形成されている。大アジャストリング１２は、アジャストナット１１にスナップリング１５によって回転可能かつ離脱不能に支持されていて、マンドレル３０の本体部３１に所定隙間をもって遊嵌されていると共に、外周にはアジャストナット１１の外設歯１７と同様の外設歯１８が設けられている。なお、大アジャストリング１２はキー２６によってマンドレル３０の円周方向への移動が規制されている。
【００４３】
ハウジング１３は、円筒状に形成されていると共に、内側には前記外設歯１７および外設歯１８に係合する内設歯１９および内設歯２０が設けられている。また、ハウジング１３の前部には、フロントキャップ１４が配設されている。スプリング２１は、フレーム４０の後端部近傍に装着したストップリング２４とフロントキャップ１４の内側との間に介装して成る。なお、符号２２，２３はスプリング座であり、スプリング２１を効果的に保持するためのものである。また、符号１６はスラストリングであり、ハウジング１３を回転したとき、スプリング座２３とフロントキャップ１４との間の摺動を滑らかにするように配設されているものである。
【００４４】
このように構成されたツール径調整機構１０によりツール径の調整を行うには、まず、ハウジング１３を把持して、スプリング２１の押圧力に抗して後方に移動する。すると、ハウジング１３の内設歯１９および２０は、アジャストナット１１の外設歯１７および大アジャストリング１２の外設歯１８にそれぞれ噛み合ったまま移動し、更に移動すると内設歯２０と外設歯１８との係合が外れる。この状態において、内設歯１９の歯幅を広く設けてあるから、外設歯１７は依然として内設歯１９に噛み合ったままの状態が維持される。
【００４５】
次いで、ハウジング１３を後方に押圧したまま回転させる。内設歯１９と外設歯１７とは依然として噛み合っており、かつ内設歯２０は外設歯１８との噛み合いがはずれて自由に回転し得るので、該ハウジング１３を回動するとハウジング１３とアジャストナット１１とが一体となって回転し、アジャストナット１１はマンドレル３０のネジ部３１ａに対してネジのリードに沿って前あるいは後ろに移動する。この時、アジャストナット１１と大アジャストリング１２とはスナップリング１５によって回動自在に係止されているので、アジャストナット１１が回転しながら前後に移動するのにつれて大アジャストリング１２はキー２６によってマンドレル３０に沿って移動する。
【００４６】
アジャストナット１１が前後に移動することは相対的にマンドレル３０を前後に移動させることと等しく、従って、該移動によってマンドレル３０のテーパ部３３とローラ４１との接触位置がバニシング工具１の先端部あるいは根元部（後端部）に移動することになり、該テーパ部３３の径の変化に応じてローラ４１の外周を結ぶ第１包絡円の直径（図２における直径ＤＡ）が所望の値に変化する。
【００４７】
ローラ４１が所望の値に設定されたらハウジング１３を放す。すると、それまで圧縮されていたスプリング２１が伸張してフロントキャップ１４を前方に押圧することによりハウジング１３も一体的に前方へ移動させ、ハウジング１３が大アジャストリング１２に当接して停止する。この状態において、ハウジング１３の内設歯１９および２０はそれぞれアジャストナット１１の外設歯１７および大アジャストリング１２の外設歯１８に係合しており、かつ大アジャストリング１２はキー２６とキー溝によって回り止めされているので、ハウジング１３がマンドレル３０に対して相対的に回転することはない。このようにして、ツール径の調整が完了するのである。
【００４８】
続いて、上記のように構成されたバニシング工具１を用いて、ワークＷの内周面にディンプルを成形するための作業工程を説明する。
＜調整工程＞
調整工程では、まず、ローラ４１のツール径を調整する。具体的には、ハウジング１３をマンドレル３０の駆動側、即ち、シャンク３２側へ移動させ、右回転させると拡径し、左回転させると縮径するので、所望のツール径となるようにハウジング１３を左右何れかに回転させて、ツール径の調整を行う。所望のツール径となる位置までハウジング１３を回転させた後には、ハウジング１３から手を離せばスプリング２１の付勢力によりハウジング１３が初期位置まで戻ってハウジング１３の回転が自動的にロックされる。これによりツール径がセットされる。そして、ローラ４１の先端部をマイクロメータで測定し、ツール径が正しくセットされているかを確認する。
【００４９】
＜加工工程＞
加工工程では、まず、加工機にシャンク３２を装着する。そして、ワークＷの内周面のうちディンプルを成形するべき箇所までバニシング工具１を移動させる。なお、バニシング工具１によるワークＷの加工長さは、加工機のストローク制御の設定を変更するだけで、任意に設定可能である。次に、加工機を駆動すると、マンドレル３０が回転を開始する。例えば、マンドレル３０を先端側から見て時計回りに回転させると、マンドレル３０の外周面に沿ってローラ４１は反時計回りに回転（自転）する。このとき、ワークＷは固定されているから、ローラ４１が反時計回りに自転すると、ローラ４１はワークＷの内周面およびマンドレル３０のテーパ部３３の外周面に沿って時計回りに公転する。
【００５０】
ここで、ローラ４１は、上述したように、平坦部３６を跨いで第２領域３３ｂの外周面と接触するように配置されているため、マンドレル３０の回転位置が如何なる位置であっても、ローラ４１が第１領域３３ａの平坦部３６と接触することはない。よって、ローラ４１は、マンドレル３０の回転に従動して自転するものの、フレーム４０の径方向に対して移動することはないから、作業者は、ローラ４１によるワークＷの内周面のバニシング加工を安定して行うことができる。
【００５１】
一方、ボール４２については、マンドレル３０の回転に伴う動作が、ローラ４１と若干異なっている。ボール４２も、ローラ４１と同様に、マンドレル３０の回転に伴い、マンドレル３０のテーパ部３３の外周面に沿って反時計回りに自転しながら時計回りに公転する。ところが、ボール４２がワークＷの内周面とテーパ部３３の外周面との間で挟まれた状態で、マンドレル３０の周りに自転しながら公転すると、ボール４２は第１領域３３ａに形成された平坦部３６と凸部３５とを交互に通過して進む。このため、ボール４２は、平坦部３６と凸部３５との高低差（図３の隙間ＣＬ）により、フレーム４０の径方向に振動しながらワークＷの内周面に沿って転動する。このボール４２の径方向の出没動作により、ワークＷの内周面にディンプルが成形されていくことになる。
【００５２】
なお、第１領域３３ａは、ボール４２をフレーム４０の径方向に出没させつつ回転させる機能を備えているから、この第１領域３３ａは本発明の押圧体出没回転部に相当し、第２領域３３ｂは、ローラ４１をフレーム４０の径方向に出没させることなく回転させる機能を備えているから、この第２領域３３ｂは本発明の転動体回転部に相当する。そして、第１領域３３ａと第２領域３３ｂを有するテーパ部３３は、本発明のディンプル調整機構に相当することになる。
【００５３】
＜工具戻し／取り外し工程＞
工具戻し／取り外し工程においては、まず、バニシング工具１をワークＷの内周面から外れる位置まで移動させる。その際、バニシング工具１は、ワークＷの内周面との摩擦力（抵抗）によりスプリング２１が撓み、相対的にフレーム４０がマンドレル３０の前方へ動く。すると、ローラ４１の外周を結ぶ第１包絡円の直径ＤＡの値、即ち、ツール径が自動的に縮径する。よって、バニシング工具１を元の位置に戻す工程において、ディンプルが重複して成形されることはない。そして、バニシング工具１が元の位置まで戻されると、加工機から当該バニシング工具１を取り外せば、ディンプル成形に係る作業工程は終了となる。
【００５４】
このように、第１の実施の形態例に係るバニシング工具１によれば、ローラ４１がフレーム４０の径方向に移動しないため、ローラ４１のワークＷ内での回転運動は安定したものとなる。よって、ディンプルの成形において、ボール４２の形状、加工条件等を適宜調整するだけで、使用条件に合致した適切なディンプル形状を成形することができる。その結果、ワークＷの内周面は、好適な潤滑特性が得られるようになる。
【００５５】
また、第１の実施の形態例に係るバニシング工具１によれば、ピーニング効果により、ワークＷの内周面の表面硬度を上昇させるとともに、加工表面に圧縮残留応力を付与することができるため、加工表面の疲労強度が向上する。加えて、押圧体としてボール４２を用いた構成としたことで、例えば、ワークＷの内周面に交差する方向に油穴が形成されている場合には、油穴の周囲のエッジ部にボール４２が衝突ないし押圧されるため、油穴のエッジ部に形成されたバリ取りをも同時に行うことが可能となる。
【００５６】
また、第１の実施の形態例に係るバニシング工具１によれば、ボール４２とローラ４１を同一円周上に配置することができるため、工具をコンパクトにすることができる。
【００５７】
続いて、本発明の第２の実施の形態例に係るバニシング工具１０１について、図４〜図７を参照しながら説明するが、先に述べた第１の実施の形態例に係るバニシング工具１と同じ構成の部分については、同一符号を付すこととし、ここでの説明は省略することにする。
【００５８】
第２の実施の形態例に係るバニシング工具１０１は、押圧体としてボールの代わりに特殊ローラ１４２が用いられている点が主な特徴である。図４に示すように、バニシング工具１０１は、円筒状のフレーム１４０の同一円周上に、ローラ（転動体）１４１と特殊ローラ（押圧体）１４２とを交互に配置して構成されている。具体的には、図５に示すように、８個のローラ１４１と８個の特殊ローラ１４２とが交互に等間隔でフレーム１４０に回転自在に保持されている。さらに、ローラ１４１と特殊ローラ１４２は、共に軸心方向がフレーム１４０の軸心方向と同じ方向に向けられており、ローラ１４１と特殊ローラ１４２と共に同じ長さＬ３である。
【００５９】
特殊ローラ１４２は、図６に示すように、一対のピン１４２ｂとリング１４２ａとを同軸上に配置して構成されており、リング１４２ａは当該軸回りに回転自在に支持されている。リング１４２ａは、貫通穴１４２ａ−２が設けられていると共に、その外周面が尖った先鋭形状１４２ａ−１となっている。なお、フレーム１４０をマンドレル３０に装着すると、リング１４２ａは、マンドレル３０の第１領域３３ａと対応する位置に配置されるようになっている。よって、リング１４２ａは、マンドレル３０の回転に伴って回転しながら、平坦部３６と凸部３５と交互に係合して、フレーム１４０の径方向に出没動作する。そして、リング１４２ａが径方向に出没することにより、ワークＷの内周面にディンプルが成形されることになる。
【００６０】
ここで、リング１４２ａの厚さＴ１は、ローラ１４１の長さＬ３より小さく、かつ、マンドレル３０の第１領域３３ａに形成された平坦部３６の長さＬ２より小さい。ローラ１４１の長さＬ３は、平坦部３６の長さＬ２より大きい。つまり、Ｔ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係が成り立っている。そのため、ローラ１４１の両端部は、図示しないが、第１の実施の形態例と同様に、マンドレル３０のテーパ部３３の第２領域３３ｂと接触しており、ローラ１４１の略中央部と平坦部３６との間に若干の隙間ＣＬ（図３参照）が形成された状態となる。つまり、ローラ１４１の両端部が第２領域３３ｂに支持された形となり、ローラ１４１の中央部が平坦部３６の表面と接触しないようになっているのである。よって、ローラ１４１は、マンドレル３０の回転に従動して回転するが、フレーム１４０の径方向に出没動作することはない。
【００６１】
なお、ローラ１４１の長さＬ３は、ツール径調整機構１０によりマンドレル３０とフレーム１４０との軸心方向における相対位置が変化しても、常に平坦部３６を跨ぐような長さとなっている。つまり、ツール径調整機構１０を操作しても、常に、ローラ１４１が平坦部３６の表面に接触することはないのである。また、ローラ１４１は、一端（図４において左端）から他端（図４において右端）に向かうにつれて僅かに縮径したテーパ形状を成している。
【００６２】
そして、バニシング工具１０１をワークＷに挿入すると、図５に示すように、マンドレル３０のテーパ部３３の外周面とワークＷの内周面との間にローラ１４１およびリング１４２ａが介在した状態となる。
【００６３】
なお、マンドレル３０、ローラ１４１、リング１４２ａ、ピン１４２ｂ、およびフレーム１４０には耐久性が要求されるため、特殊合金鋼を使用し、熱処理をして硬度および靭性を向上させている。また、使用条件によっては、ＤＬＣ、ＴＩＮ、ＴＩＣＮ等の表面コーティング処理をしてさらに耐久性を向上させることもできる。
【００６４】
このように構成されたバニシング工具１０１は、上記したバニシング工具１と同様の作業工程によりディンプルを成形することができる。そして、実際に成形されたディンプルの形状を示したものが、図７（ａ）である。これに対して、図７（ｂ）は従来のバニシング工具により成形されたディンプルの形状を示したものである。この図７（ａ）と（ｂ）を比較しても明らかなように、バニシング工具１０１によれば、リング１４２ａの先鋭形状１４２ａ−１がワークＷの内周面を押圧することによりディンプルが成形されるため、ボールでディンプルを成形する場合に比べて、ディンプルの幅を小さくすることができる。つまり、リング１４２ａを採用するだけで、ディンプル幅を好適なものに調整することができるのである。
【００６５】
続いて、本発明の第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１について、図８〜図１２を参照しながら説明する。第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１は、図８に示すように、図示しない旋盤等の加工機に装着して回転させるマンドレル２３０と、マンドレル２３０に外嵌されたフレーム２４０と、ツール径を調整するツール径調整機構２１０と、出代量を調整する出代量調整機構２０３とを備えて構成されている。以下、バニシング工具２０１の各構成について、図９〜図１１を参照しながら詳しく説明する。
【００６６】
マンドレル２３０は、図９に示すように、全体として丸棒形状に構成されており、後端側には旋盤等の加工機（不図示）に装着されるシャンク２３２を有し、先端側には順に第１テーパ部２３３ａ、段差軸部２３４、第２テーパ部２３３ｂを有し、略中央部には本体部２３１を有している。第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂは、互いに同一の形状から成り、その形状は、先端側に向かうにつれて縮径したテーパ形状であって、外周面は凹凸のない滑らかな面で形成されている。
【００６７】
一方、段差軸部２３４は、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂの直径よりもさらに小さい直径の中実な丸棒形状から成り、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂに対して一段低い段差を形成している。また、本体部２３１は、その外周面にネジ部２３１ａが形成されており、キー２２６が嵌まり込むためのキー溝が軸心方向に沿って設けられている。
【００６８】
なお、詳しくは後述するが、マンドレル２３０にフレーム２４０を外嵌すると、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂはローラ（転動体）２４１に対応する位置に配置され、段差軸部２３４はボール（押圧体）２４２に対応する位置に配置される。また、シャンク２３２は、本実施形態のようなストレート形状の他、テーパ形状等、装着される加工機に適合できるように種々の形状が採用される。
【００６９】
フレーム２４０は、円筒形状を成しており、複数のローラ２４１と複数のボール２４２を回転自在に保持している。具体的には、フレーム２４０には、軸心方向に沿って、２つのローラ２４１と１つのボール２４２とが、先端側からローラ２４１、ボール２４２、ローラ２４１の順に互いに間隔を空けて１列に並べられる。この１列に並べられた２つのローラ２４１と１つのボール２４２を１組とし、この組がフレーム２４０の円周方向に均等に１２組配置されている。なお、ローラ２４１は、一端から他端に向かうにつれて縮径したテーパ形状から成る。ローラ２４１をフレーム２４０に取り付ける向きは、ローラ２４１の一端（径の大きい端）がバニシング工具の先端側、他端（径の小さい端）がバニシング工具の後端側である。
【００７０】
そして、バニシング工具２０１をワークＷに挿入すると、図１０に示すように、マンドレル２３０の段差軸部２３４に外嵌されたリテーナ２０４（詳しくは後述する）の外周面とワークＷの内周面との間にボール２４２が介在し、図１１に示すように、マンドレル２３０の第１テーパ部２３３ａの外周面とワークＷの内周面との間にローラ２４１が介在し、図示は省略するが、マンドレル２３０の第２テーパ部２３３ｂの外周面とワークＷの内周面との間にローラ２４１が介在した状態となっている。
【００７１】
なお、マンドレル２３０、ローラ２４１、ボール２４２、およびフレーム２４０には耐久性が要求されるため、特殊合金鋼を使用し、熱処理をして硬度および靭性を向上させている。また、使用条件によっては、ＤＬＣ、ＴＩＮ、ＴＩＣＮ等の表面コーティング処理をしてさらに耐久性を向上させることもできる。
【００７２】
次に、ツール径調整機構２１０は、ローラ２４１の外周を結んだ第１包絡円の直径（図１１における直径ＤＡ）を調整するためのものであって、図９に示すように、ハウジング２１３、フロントキャップ２１４、および大アジャストリング２１２で覆われた内部に、アジャストナット２１１、キー２２６、ベアリング２２５、スプリング２２１等を設けて構成されている。アジャストナット２１１は、ネジ部２３１ａに係合すべく内ネジ２１１ａが設けられると共に、外周には外設歯２１７が設けられており、前端部はベアリング２２５と当接する当接面が形成されている。大アジャストリング２１２は、アジャストナット２１１にスナップリング２１５によって回転可能かつ離脱不能に支持されていて、マンドレル２３０の本体部２３１に所定隙間をもって遊嵌されていると共に、外周にはアジャストナット２１１の外設歯２１７と同様の外設歯２１８が設けられている。なお、大アジャストリング２１２はキー２２６によってマンドレル２３０の円周方向への移動が規制されている。
【００７３】
ハウジング２１３は、円筒状に形成されていると共に、内側には前記外設歯２１７および外設歯２１８に係合する内設歯２１９および内設歯２２０が設けられている。また、ハウジング２１３の前部には、フロントキャップ２１４が配設されている。スプリング２２１は、フレーム２４０の後端部近傍に装着したストップリング２２４とフロントキャップ２１４の内側との間に介装して成る。なお、符号２２２，２２３はスプリング座であり、スプリング２２１を効果的に保持するためのものである。また、符号２１６はスラストリングであり、ハウジング２１３を回転したとき、スプリング座２２３とフロントキャップ２１４との間の摺動を滑らかにするように配設されているものである。
【００７４】
このように構成されたツール径調整機構２１０によりツール径の調整を行うには、まず、ハウジング２１３を把持して、スプリング２２１の押圧力に抗して後方に移動する。すると、ハウジング２１３の内設歯２１９および２２０は、アジャストナット２１１の外設歯２１７および大アジャストリング２１２の外設歯２１８にそれぞれ噛み合ったまま移動し、更に移動すると内設歯２２０と外設歯２１８との係合が外れる。この状態において、内設歯２１９の歯幅を広く設けてあるから、外設歯２１７は依然として内設歯２１９に噛み合ったままの状態が維持される。
【００７５】
次いで、ハウジング２１３を後方に押圧したまま回転させる。内設歯２１９と外設歯２１７とは依然として噛み合っており、かつ内設歯２２０は外設歯２１８との噛み合いがはずれて自由に回転し得るので、該ハウジング２１３を回動するとハウジング２１３とアジャストナット２１１とが一体となって回転し、アジャストナット２１１はマンドレル２３０のネジ部２３１ａに対してネジのリードに沿って前あるいは後ろに移動する。この時、アジャストナット２１１と大アジャストリング２１２とはスナップリング２１５によって回動自在に係止されているので、アジャストナット２１１が回転しながら前後に移動するのにつれて大アジャストリング２１２はキー２２６によってマンドレル２３０に沿って移動する。
【００７６】
アジャストナット２１１が前後に移動することは相対的にマンドレル２３０を前後に移動させることと等しく、従って、該移動によってマンドレル２３０の第１テーパ部２３３ａとローラ２４１との接触位置、および、第２テーパ部２３３ｂとローラ２４１の接触位置がバニシング工具２０１の先端部あるいは根元部（後端部）に移動することになり、該第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂの径の変化に応じてローラ２４１の外周を結ぶ第１包絡円の直径（図１１における直径ＤＡ）が所望の値に変化する。なお、ボール２４２の外周を結んだ第２包絡円の直径（図１０における直径ＤＢ）も、マンドレル２３０の前後移動に伴って同時に変化するが、この点については後ほど詳しく説明する。
【００７７】
ローラ２４１が所望の値に設定されたらハウジング２１３を放す。すると、それまで圧縮されていたスプリング２２１が伸張してフロントキャップ２１４を前方に押圧することによりハウジング２１３も一体的に前方へ移動させ、ハウジング２１３が大アジャストリング２１２に当接して停止する。この状態において、ハウジング２１３の内設歯２１９および２２０はそれぞれアジャストナット２１１の外設歯２１７および大アジャストリング２１２の外設歯２１８に係合しており、かつ大アジャストリング２１２はキー２２６とキー溝によって回り止めされているので、ハウジング２１３がマンドレル２３０に対して相対的に回転することはない。このようにして、ツール径の調整が完了するのである。
【００７８】
一方、出代量調整機構２０３は、ボール２４２の外周を結んだ第２包絡円の直径が、ローラ２４１の外周を結んだ第１包絡円の直径よりも径方向にはみ出した量である出代量を調整するためのものであって、図９および図１０に示すように、１２個の回転体２０５を回転自在に保持するリテーナ２０４と、リテーナ２０４の軸心方向の位置を調整するための小アジャストリング（本発明のアジャストリングに相当）２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃと、回り止めピン２０７と、スペーサ２０８とを備えて構成されている。
【００７９】
リテーナ２０４は、マンドレル２３０の段差軸部２３４の直径よりやや大きい直径の円筒状部材で構成されており、その外周面には、１２個の回転体２０５が円周方向に均等に１２個並べて配置されている。回転体２０５は、先端側に向かうにつれて縮径したテーパ形状を成している。そのため、リテーナ２０４を段差軸部２３４上で軸方向に移動させると、図９の位置Ｐにおいて、回転体２０５の外周を結ぶ第３包絡円の直径（図１０における直径ＤＣ）が変化する。具体的には、リテーナ２０４をバニシング工具２０１の先端側（図９における左側）に移動させると位置Ｐにおける直径ＤＣは大きくなり、リテーナ２０４をバニシング工具２０１の後端側（図９における右側）に移動させると位置Ｐにおける直径ＤＣは小さくなる。なお、位置Ｐは、ボール２４２の中心点からリテーナ２０４の中心軸に向かう垂線と引いたときに、その垂線がリテーナ２０４の中心軸と交わる位置である。
【００８０】
ここで、リテーナ２０４に保持されている回転体２０５は、図１０からも明らかなように、フレーム２４０に保持されているボール２４２と係合する構成であるため、回転体２０５の外周を結んだ第３包絡円の直径ＤＣが大きくなると、回転体２０５によってボール２４２が径方向に飛び出す（押し上げられる）量が大きくなる。これにより、ボール２４２の外周を結んだ第２包絡円の直径ＤＢが大きくなる。その一方で、ローラ２４１の外周を結んだ第１包絡円の直径ＤＡは変わらないから、直径ＤＣが大きくなることにより、直径ＤＡと直径ＤＢの差が大きくなる。つまり、ボール２４２の出代量が大きくなる。逆に、直径ＤＣが小さくなると、回転体２０５によるボール２４２の径方向への押し上げが少なくなるから、直径ＤＢが小さくなり、直径ＤＡと直径ＤＢの差が小さくなっていく。そのため、ボール２４２の出代量が小さくなる。このようにして、ボール２４２の出代量が調整されるのである。
【００８１】
なお、回転体２０５のテーパ角度は、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂのテーパ角度と同じに形成されている。そのため、マンドレル２３０を軸方向に移動させると、ローラ２４１の外周を結ぶ第１包絡円の直径ＤＡと、ボール２４２の外周を結んだ第２包絡円の直径Ｂとは、同じ数値で同時に変化することとなる。また、リテーナ２０４は、段差軸部２３４に回り止めピン２０７を介して一体的に取り付けられており、マンドレル２３０が回転すると、その回転に伴ってリテーナ２０４はフレーム２４０の内側で回転するように構成されている。
【００８２】
そして、リテーナ２０４の軸方向の位置は、小アジャストリング２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃの取り付け位置を入れ替えることにより変更が可能である。なお、本実施形態において、小アジャストリング２０６ａはリング幅ｔ＝１ｍｍであり、小アジャストリング２０６ｂはリング幅ｔ＝１．５ｍｍであり、小アジャストリング２０６ｃはリング幅２ｍｍである。例えば、ボール２４２の出代量、即ち、（直径ＤＢ−直径ＤＡ）／２で求められる数値を２０μｍにしたい場合には、ｔ＝１ｍｍの小アジャストリング２０６ａをリテーナ２０４の後端側に取り付け、それ以外の小アジャストリング２０６ｂ，２０６ｃをリテーナ２０４の先端側に取り付けると良い。
【００８３】
また、ボール２４２の出代量を２２．５μｍにしたい場合には、ｔ＝１．５ｍｍの小アジャストリング２０６ｂをリテーナ２０４の後端側に取り付け、それ以外の小アジャストリング２０６ａ，２０６ｃをリテーナ２０４の先端側に取り付けると良い。また、ボール２４２の出代量を２５μｍにしたい場合には、ｔ＝２ｍｍの小アジャストリング２０６ｃをリテーナ２０４の後端側に取り付け、それ以外の小アジャストリング２０６ａ，２０６ｂをリテーナ２０４の先端側に取り付けると良い。
【００８４】
また、ボール２４２の出代量を２７．５μｍにしたい場合には、ｔ＝１．０ｍｍの小アジャストリング２０６ａとｔ＝１．５ｍｍの小アジャストリング２０６ｂをリテーナ２０４の後端側に取り付け、それ以外の小アジャストリング２０６ｃをリテーナ２０４の先端側に取り付けると良い。また、ボール２４２の出代量を３０μｍにしたい場合には、ｔ＝１．０ｍｍの小アジャストリング２０６ａとｔ＝２ｍｍの小アジャストリング２０６ｃをリテーナ２０４の後端側に取り付け、それ以外の小アジャストリング２０６ｂをリテーナ２０４の先端側に取り付けると良い。なお、小アジャストリングの数やリング幅は要求仕様に応じて適宜設定することができることは言うまでもない。
【００８５】
以上のように構成された本実施形態に係るバニシング工具２０１を用いて、ワークＷの内周面にディンプルを成形するための作業工程を説明する。
＜調整工程＞
調整工程では、まず、ボール２４２の出代量を調整するために、リテーナ２０４の軸方向の位置を調整する。具体的には、ボール２４２の出代量を上記した２０μｍ、２２．５μｍ、２５μｍ、２７．５μｍ、３０μｍの何れにするかによって、小アジャストリング２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃの位置を適宜リテーナ２０４の軸方向の前後に配置する。この工程により、ボール２４２の出代径の調整が完了する。
【００８６】
次に、ローラ２４１のツール径を調整する。具体的には、ハウジング２１３をマンドレル２３０の駆動側、即ち、シャンク２３２側へ移動させ、右回転させると拡径し、左回転させると縮径するので、所望のツール径となるようにハウジング２１３を左右何れかに回転させて、ツール径の調整を行う。所望のツール径となる位置までハウジング２１３を回転させた後には、ハウジング２１３から手を離せばスプリング２２１の付勢力によりハウジング２１３が初期位置まで戻ってハウジング２１３の回転が自動的にロックされる。これによりツール径がセットされる。そして、ローラ２４１の先端部をマイクロメータで測定し、ツール径が正しくセットされているかを確認する。
【００８７】
＜加工工程＞
加工工程では、まず、加工機にシャンク２３２を装着する。そして、ワークＷの内周面のうちディンプルを成形するべき箇所までバニシング工具２０１を移動させる。なお、バニシング工具２０１によるワークＷの加工長さは、加工機のストローク制御の設定を変更するだけで、任意に設定可能である。次に、加工機を駆動すると、マンドレル２３０が回転を開始する。例えば、マンドレル２３０を先端側から見て時計回りに回転させると、マンドレル２３０の外周面に沿ってローラ２４１は反時計回りに回転（自転）する。このとき、ワークＷは固定されているから、ローラ２４１が反時計回りに自転すると、ローラ２４１はワークＷの内周面およびマンドレル２３０の外周面に沿って時計回りに公転する。このとき、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂの外周面に凹凸はないから、ローラ２４１はフレーム２４０の径方向に出没動作することはない。よって、作業者は、ローラ２４１によるワークＷの内周面のバニシング加工を、安定して行うことができる。
【００８８】
一方、ボール２４２は、マンドレル２３０の回転に伴う動作が、ローラ２４１と若干異なっている。ボール２４２は、リテーナ２０４の外周面に沿って（別言すると、回転体２０５の外周を結んだ第３包絡円に沿って）反時計回りに自転しながら時計回りに公転する。ボール２４２がワークＷの内周面とリテーナ２０４の外周面との間で挟まれた状態で、マンドレル２３０の周りに自転しながら公転すると、ボール２４２はリテーナ２０４に保持された回転体２０５とリテーナ２０４の外周面とを交互に通過して進む。このため、ボール２４２は、リテーナ２０４の外周面と回転体２０５との高低差により、フレーム２４０の径方向に振動しながらワークＷの内周面に沿って転動する。このボール２４２の径方向の出没動作により、ワークＷの内周面にディンプルが成形されていくことになる。
【００８９】
なお、複数の回転体２０５が保持されたリテーナ２０４は、ボール２４２をフレーム２４０の径方向に出没させつつ回転させる機能を備えているから、本発明の押圧体出没回転部に相当し、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂは、ローラ２４１をフレーム２４０の径方向に出没させることなく回転させる機能を備えているから、本発明の転動体回転部に相当する。そして、本実施形態において、回転体２０５が保持されたリテーナ２０４と、第１テーパ部２３３ａおよび第２テーパ部２３３ｂとにより、本発明のディンプル調整機構が構成されていることになる。
【００９０】
＜工具戻し／取り外し工程＞
工具戻し／取り外し工程においては、まず、バニシング工具２０１をワークＷの内周面から外れる位置まで移動させる。その際、バニシング工具２０１は、ワークＷの内周面との摩擦力（抵抗）によりスプリング２２１が撓み、相対的にフレーム２４０がマンドレル２３０の前方へ動く。すると、ローラ２４１の外周を結ぶ第１包絡円の直径ＤＡの値、即ち、ツール径が自動的に縮径する。よって、バニシング工具２０１を元の位置に戻す工程において、ディンプルが重複して成形されることはない。そして、バニシング工具２０１が元の位置まで戻されると、加工機から当該バニシング工具２０１を取り外せば、ディンプル成形に係る作業工程は終了となる。
【００９１】
このようにして成形されたディンプルの形状を示したものが図１２（ａ）である。これに対して、図１２（ｂ）には従来のバニシング工具を用いて成形されたディンプルの形状が示されている。この図１２（ａ）および（ｂ）を比較すると明らかなように、第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１によれば、同一のツール径であっても、ボール２４２の出代量を調整することができるから、ディンプルの深さを調整することができる。
【００９２】
つまり、第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１によれば、ボール２４２の出代量を調整することにより、使用条件に合致した適切なディンプル形状を成形することができるのである。そのため、ワークＷの内周面を、好適な潤滑特性が得られるようにすることができる。
【００９３】
また、第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１によれば、ピーニング効果により、ワークＷの内周面の表面硬度を上昇させるとともに、加工表面に圧縮残留応力を付与することができるため、加工表面の疲労強度が向上する。加えて、押圧体としてボール２４２と用いた構成としたことで、例えば、ワークＷの内周面に交差する方向に油穴が形成されている場合には、油穴の周囲のエッジ部にボール２４２が衝突ないし押圧されるため、油穴のエッジ部に形成されたバリ取りも同時に行うことができる。
【００９４】
また、第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１によれば、ボール２４２を挟んで先端側と後端側にローラ２４１を設けているため、ワークＷの内周面に切欠けがあるような場合であっても、先端側のローラ２４１または後端側のローラ２４１の少なくとも何れかがワークＷの内周面に接触することができるため、フレーム２４０の遊星運動が維持され、ディンプルを成形できる。
【００９５】
次に、第３の実施の形態例に係るバニシング工具２０１の変形例１〜２について説明するが、バニシング工具２０１と同じ構成の部分については、同一符号を付すこととし、ここでの説明は省略することにする。まず、図１３は変形例１に係るバニシング工具３０１である。この変形例３０１の特徴は、ボール２４２より先端側にローラ２４１を設けていない構成としている点である。この構成であっても、ワークＷの内周面に切欠けがあるような場合に、ボール２４２より後端側に配置されたローラ２４１がワークＷの内周面に接触することができるため、フレーム２４０の遊星運動が維持され、ディンプルを成形できる。
【００９６】
また、図１４には変形例２に係るバニシング工具４０１が示されている。この変形例２の特徴は、ボール２４２より後端側にローラ２４１を設けていない構成としている点である。この構成であっても、ワークＷの内周面に切欠けがあるような場合に、ボール２４２より先端側に配置されたローラ２４１がワークＷの内周面に接触することができるため、フレーム２４０の遊星運動が維持され、ディンプルを成形できる。
【００９７】
以上、本発明の実施の形態例および変形例について説明したが、本発明は上記した実施の形態例および変形例に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１，２０１，３０１，４０１…バニシング工具
１０，２１０…ツール径調整機構
３０，２３０…マンドレル
３３…テーパ部
３３ａ…第１領域
３３ｂ…第２領域
３６…平坦部
４０，１４０，２４０…フレーム
４１，１４１，２４１…ローラ（転動体）、
４２，２４２…ボール（押圧体）、
１４２…特殊ローラ（押圧体）
１４２ａ…リング
１４２ａ−１…先鋭形状
１４２ｂ…ピン
２０３…出代量調整機構
２０４…リテーナ２０４
２０５…回転体
２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ…小アジャストリング（アジャストリング）
２３３ａ…第１テーパ部（テーパ部）
２３３ｂ…第２テーパ部（テーパ部）
２３４…段差軸部
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005221635.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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